EP0440886B1 - Wirbelbett-Reaktors - Google Patents

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EP0440886B1
EP0440886B1 EP90120354A EP90120354A EP0440886B1 EP 0440886 B1 EP0440886 B1 EP 0440886B1 EP 90120354 A EP90120354 A EP 90120354A EP 90120354 A EP90120354 A EP 90120354A EP 0440886 B1 EP0440886 B1 EP 0440886B1
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EP
European Patent Office
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pipes
pressure vessel
fluidising
inflow
medium
Prior art date
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EP90120354A
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English (en)
French (fr)
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EP0440886A1 (de
Inventor
Heinz Haacker
Ernst J. Malik
Rainer Dipl.-Ing. Schmidt
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Ferrostaal AG
Original Assignee
MAN Gutehoffnungshutte GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1818—Feeding of the fluidising gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B15/00—Fluidised-bed furnaces; Other furnaces using or treating finely-divided materials in dispersion
    • F27B15/02—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B15/10—Arrangements of air or gas supply devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/85938—Non-valved flow dividers

Definitions

  • the invention relates to a horizontal fluidized bed reactor with an inflow base according to the preamble of the claim.
  • the inflow floor has the task of distributing the fluidizing medium over the entire base area of a fluidized bed. It generally consists of supply lines through which the fluidizing medium is supplied, the collector pipes and the inflow pipes with the outlet openings or outlet nozzles for the medium.
  • a gas generator consisting essentially of a horizontally arranged, elongated pressure vessel which surrounds the reaction space, which is under excess pressure and high temperature.
  • the steel jacket of the pressure vessel has thermal insulation made of refractory material to protect against the high temperature inside the vessel.
  • the known gas generator is composed of four identical modules.
  • the nozzle for the fluidizing medium, here steam or raw gas recirculated, is arranged in the lower area of each module.
  • the fluidizing medium is distributed over the inflow floor on the inside of the refractory lining and swirls the coal introduced into the generator into a fluidized bed. The actual gasification reaction takes place in the fluidized bed.
  • the inflow floor located in the bottom area of the prior art reactor has inflow tubes.
  • inflow tubes which are arranged in the circumferential direction of the pressure vessel, are held by a support system made of header tubes, which in turn is mounted in the vessel lining or on the stable steel jacket of the pressure vessel.
  • a horizontal distributor pipe is connected to a vertical feed pipe which is connected to an air supply located outside the fluidized bed combustion chamber. From this horizontal distributor pipe branch off on both sides several nozzle pipes, which assume a position which lies within a straight cone or on the cone, the cone axis of which is directed at right angles to the distributor pipe and lies in a horizontal plane.
  • the inflow base is only stored at one point, namely at the passage of the centrally arranged fluidizing medium supply line in the container neck of the lying pressure container.
  • Two header pipes branch off from the supply line in the circumferential direction of the pressure vessel, to which the inflow tubes lying in the longitudinal direction of the vessel are connected. In the area of the exposed ends of the inflow pipes, these are held in cross members, which in turn are supported by longitudinal members. These side members are firmly connected to the fluidizing medium supply line.
  • the inflow pipes are usually not fastened in the crossbeams, but are freely movable. If there is a guarantee that the temperature in the inflow pipes and outside thereof remains approximately the same, the pipes could also be fastened to the cross members.
  • additional cross members can be arranged.
  • the materials of the components used for the inflow floor should have the same or approximately the same thermal expansion coefficients.
  • the inflow floor is mounted at the passage of the central feed line (1) for the fluidizing medium in the container neck (7) of a pressure container (6). From the pressure vessel (6) you can only see the area of the connection of the vessel neck (7) which is welded to the steel jacket of the pressure vessel.
  • the refractory lining is indicated in the interior of the tank neck and the pressure tank steel jacket.
  • Two header pipes (2) extend from the feed line (1) in the circumferential direction of the pressure vessel (6).
  • a plurality of inflow pipes (3) adjoin these collector pipes in the longitudinal direction of the horizontal pressure vessel.
  • the inflow pipes (3) lie in cross members (5) provided with circular recesses.
  • the cross members (5) are held by side members (4) which are fixed to the central feed line (1).
  • the inflow tubes have outlet bores (not shown) for the fluidizing medium, which are expediently arranged on the underside of the tubes in order to avoid penetration of the fluidized material when the plant is at a standstill.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen liegenden Wirbelbett-Reaktor mit einem Anströmboden nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.
  • Der Anströmboden hat die Aufgabe, das Fluidisiermedium über die gesamte Grundfläche eines Wirbelbettes zu verteilen. Er besteht in der Regel aus Zuführungsleitungen, durch die das Fluidisiermedium zugeführt wird, den Sammlerrohren und den Anströmrohren mit den Austrittsöffnungen bzw. Austrittsdüsen für das Medium.
  • Bekannt ist ein Gasgenerator, bestehend im wesentlichen aus einem horizontal angeordneten, langgestreckten Druckbehälter, der den Reaktionsraum, der unter Überdruck und hoher Temperatur steht, umschließt. Der Stahlmantel des Druckbehälters weist zum Schutz gegen die im Behälterinneren herrschende hohe Temperatur eine Wärmedämmung aus feuerfestem Material auf. Der bekannte Gasgenerator ist aus vier gleichartigen Modulen zusammengesetzt. Im unteren Bereich eines jeden Moduls ist der Stutzen für das Fluidisiermedium, hier Dampf bzw. im Kreislauf rückgeführtes Rohgas, angeordnet. Das Fluidisiermedium wird über den Anströmboden auf der Innenseite der feuerfesten Ausmauerung verteilt und wirbelt die in den Generator eingeführte Kohle zu einem Wirbelbett auf. In dem Wirbelbett findet die eigentliche Vergasungsreaktion statt.
  • Der im Bodenbereich des Reaktors des Standes der Technik liegende Anströmboden weist Anströmrohre auf.
  • Diese Anströmrohre, die in Umfangsrichtung des Druckbehälters angeordnet sind, werden durch ein Unterstützungssystem aus Sammlerrohren gehalten, das seinerseits in der Behälterauskleidung bzw. am stabilen Stahlmantel des Druckbehälters gelagert ist.
  • Für die Lagerung des Anströmbodens des Standes der Technik sind mehrere Mauerungsdurchbrüche erforderlich, die ihrerseits Wärmebrücken bilden. Außerdem muß die Unterstützungskonstruktion infolge Dehnungsdifferenzen an den Lagerungen Zusatzspannungen aufnehmen.
  • Bei der Vorrichtung zum Eindüsen eines gasförmigen Mediums für einen Wirbelschichtprozeß nach der EP-A-0 280 016 ist an ein vertikales Zuführrohr, das mit einer außerhalb des Wirbelschichtfeuerraumes befindlichen Luftversorgung verbunden ist, ein horizontales Verteilerrohr angeschlossen. Von diesem horizontalen Verteilerrohr zweigen nach beiden Seiten mehrere Düsenrohre ab, die eine Lage einnehmen, die innerhalb eines geraden Kegels oder auf dem Kegel liegt, dessen Kegelachse rechtwinklig auf das Verteilerrohr gerichtet ist und in einer horizontalen Ebene liegt.
  • Ausgehend von dem letztgenannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen liegenden Wirbelbett-Reaktor mit einem Anströmboden zu schaffen, bei dem dieser Anströmboden konstruktiv einfach, statisch zuverlässig ausgeführt und gelagert ist, sich auch für großflächige Ausbildung eignet und Wärmedehnungen der Anströmrohre schadlos zuläßt. Die erfindungsgemäße Aufgabenlösung ist in dem Patentanspruch angegeben.
  • Demnach wird der Anströmboden nur an einem Punkt, nämlich am Durchtritt der zentral angeordneten Fluidisiermedium-Zuführungsleitung im Behälterstutzen des liegenden Druckbehälters gelagert. Von der Zuführungsleitung zweigen in Umfangsrichtung des Druckbehälters zwei Sammlerrohre ab, an denen die in Längsrichtung des Behälters liegenden Anströmrohre angeschlossen sind. Im Bereich der frei liegenden Enden der Anströmrohre sind diese in Querträgern gehalten, die wiederum von Längsträgern gestützt werden. Diese Längsträger sind fest an der Fluidisiermedium-Zuführungsleitung angeschlossen.
  • Die Anströmrohre sind in der Regel in den Querträgern nicht befestigt, sondern frei beweglich geführt. Wenn die Gewähr gegeben ist, daß die Temperatur in den Anströmrohren und außerhalb derselben annähernd gleich bleibt, könnte auch eine Befestigung der Rohre an den Querträgern erfolgen.
  • Je nach Länge der frei liegenden Anströmrohre können zusätzliche Querträger angeordnet werden.
  • Die Werkstoffe der für den Anströmboden verwendeten Bauelemente, wie Zuführungsleitung, Sammlerrohre, Anströmrohre und Träger sollten gleiche oder annähernd gleiche Wärme-Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.
  • Die Abdichtung einer durch einen Reaktorbehälterstutzen hindurchgeführten heißgehenden Rohrleitung ist in der DE-C-3 823 810 beschrieben.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert.
  • Die einzige Patentfigur zeigt ausschnittsweise den erfindungsgemäßen Anströmboden in perspektivischer Darstellung.
  • Am Durchtritt der zentralen Zuführungsleitung (1) für das Fluidisiermedium im Behälterstutzen (7) eines Druckbehälters (6) ist der Anströmboden gelagert. Vom Druckbehälter (6) erkennt man lediglich den Bereich des Anschlusses des Behälterstutzens (7), der an den Stahlmantel des Druckbehälters angeschweißt ist. Im Inneren von Behälterstutzen und Druckbehälter-Stahlmantel ist die feuerfeste Ausmauerung angedeutet.
  • Von der Zuführungsleitung (1) gehen in Umfangsrichtung des Druckbehälters (6) zwei Sammlerrohre (2) ab. An diese Sammlerrohre schließen sich in Längsrichtung des liegenden Druckbehälters eine Vielzahl von Anströmrohren (3) an. Die Anströmrohre (3) liegen in mit kreisrunden Ausnehmungen versehenen Querträgern (5) auf. Die Querträger (5) werden von Längsträgern (4) gehalten, die fest an der zentralen Zuführungsleitung (1) angeordnet sind.
  • Die Anströmrohre weisen (nicht dargestellte) Austrittsbohrungen für das Fluidisiermedium auf, die zweckmäßigerweise auf der Unterseite der Rohre angeordnet sind, um ein Eindringen vom Wirbelgut bei Betriebsstillstand zu vermeiden.

Claims (1)

  1. Liegender Wirbelbett-Reaktor mit einem Anströmboden, im wesentlichen bestehend aus den Fluidisiermedium-Zuführungsleitungen, den Sammlern und den Anströmrohren, wobei der Anströmboden an der zentralen Fluidisiermedium-Zuführungsleitung gelagert ist und wobei an die Fluidisiermedium-Zuführungsleitung ein Sammler angeschlossen ist, von dem sich beidseitig Anströmrohre erstrecken,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß von der Fluidisiermedium-Zuführungsleitung (1) in Umfangsrichtung des Druckbehälters (6) zwei Sammelrohre (2) abzweigen, an die beidseitig in Längsrichtung des Druckbehälters (6) Anströmrohre (3) angeschlossen sind, wobei die Anströmrohre (3) anderenends jeweils in wenigstens einem Querträger (5) aufliegen und daß Querträger (5) von Längsträgern (4) gehalten werden, welche an der Zuführungsleitung (1) angeschlossen sind.
EP90120354A 1990-01-12 1990-10-24 Wirbelbett-Reaktors Expired - Lifetime EP0440886B1 (de)

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DE4000718 1990-01-12

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